Kristallchemie und Kristallstrukturdatenbanken

Slides:



Advertisements
Ähnliche Präsentationen
Developing your Business to Success We are looking for business partners. Enterprise Content Management with OS|ECM Version 6.
Advertisements

Anzahl der ausgefüllten und eingesandten Fragebögen: 211
Vorlesung: 1 Betriebliche Informationssysteme 2003 Prof. Dr. G. Hellberg Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebliche Informationssysteme Teil3.
Einführung in die Informatik: Programmierung und Software-Entwicklung
LS 2 / Informatik Datenstrukturen, Algorithmen und Programmierung 2 (DAP2)
Telefonnummer.
CPCP Institute of Clinical Pharmacology AGAH Annual Meeting, 29. Februar 2004, Berlin, Praktischer Umgang mit den Genehmigungsanträgen gemäß 12. AMG Novelle.
Modelle und Methoden der Linearen und Nichtlinearen Optimierung (Ausgewählte Methoden und Fallstudien) U N I V E R S I T Ä T H A M B U R G November 2011.
Modelle und Methoden der Linearen und Nichtlinearen Optimierung (Ausgewählte Methoden und Fallstudien) U N I V E R S I T Ä T H A M B U R G November 2011.
Workshop zur Medienarbeit der katholischen Kirche Aspekte des Religionsmonitors Berlin, 02. April 2008.
1 JIM-Studie 2010 Jugend, Information, (Multi-)Media Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg (LFK) Landeszentrale für Medien und Kommunikation.
Telling Time in German Deutsch 1 Part 1 Time in German There are two ways to tell time in German. There are two ways to tell time in German. Standard.
= = = = 47 = 47 = 48 = =
Rechneraufbau & Rechnerstrukturen, Folie 2.1 © W. Oberschelp, G. Vossen W. Oberschelp G. Vossen Kapitel 2.
Grundkurs Theoretische Informatik, Folie 2.1 © 2006 G. Vossen,K.-U. Witt Grundkurs Theoretische Informatik Kapitel 2 Gottfried Vossen Kurt-Ulrich Witt.
Internet facts 2008-II Graphiken zu dem Berichtsband AGOF e.V. September 2008.
Wozu die Autokorrelationsfunktion?
Friedhelm Meyer auf der Heide 1 HEINZ NIXDORF INSTITUTE University of Paderborn Algorithms and Complexity Algorithmen und Komplexität Teil 1: Grundlegende.
Friedhelm Meyer auf der Heide 1 HEINZ NIXDORF INSTITUTE University of Paderborn Algorithms and Complexity Algorithmen und Komplexität Teil 1: Grundlegende.
Vorlesung: 1 Betriebliche Informationssysteme 2003 Prof. Dr. G. Hellberg Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebliche Informationssysteme Teil2.
AC Analyse.
Differentielles Paar UIN rds gm UIN
Prof. Dr. Bernhard Wasmayr
Schieferdeckarten Dach.ppt
Prof. Dr. Bernhard Wasmayr VWL 2. Semester
AWA 2007 Natur und Umwelt Natürlich Leben
Rechneraufbau & Rechnerstrukturen, Folie 12.1 © W. Oberschelp, G. Vossen W. Oberschelp G. Vossen Kapitel 12.
Das Perfekt Wiederholen (hoffentlich!). Think of 5 things you did in your holidays but think of sentences in the PRESENT TENSE. 1.Am Montag schlafe ich.
20:00.
Die Geschichte von Rudi
Zusatzfolien zu B-Bäumen
Kopfrechnen Logisch 4 Seite 52 Start. 1 Wie viel fehlt bis zu 1 h? 43 min.
Eine Einführung in die CD-ROM
Anorganische Kristallchemie
Das Perfekt (Present Perfect Tense). Think of 5 things you did in your holidays but think of sentences in the PRESENT TENSE. 1.Am Montag schlafe ich viel.
FASTER|BETTER|EFFICIENT © FOCUS 11/ Werbeaktivitäten im MOPRO-Bereich.
für Weihnachten oder als Tischdekoration für das ganze Jahr
1 Ein kurzer Sprung in die tiefe Vergangenheit der Erde.
Syntaxanalyse Bottom-Up und LR(0)
You need to use your mouse to see this presentation © Heidi Behrens.
You need to use your mouse to see this presentation © Heidi Behrens.
You need to use your mouse to see this presentation © Heidi Behrens.
7. WocheQuasikristalleW. Steurer Zeitplan WocheIonenkristalle Perowskit kovalente anorganische Verbindungen Zeolithe DLS (Geometrie optimierung)
NEU! 1 2. Wo kommt diese Art von Rezeptor im Körper vor?
Bitte F5 drücken.
PROCAM Score Alter (Jahre)
Ertragsteuern, 5. Auflage Christiana Djanani, Gernot Brähler, Christian Lösel, Andreas Krenzin © UVK Verlagsgesellschaft mbH, Konstanz und München 2012.
Geometrische Aufgaben
Symmetrische Blockchiffren DES – der Data Encryption Standard
By: Jade Bowerman. German numbers are quite a bit like our own. You start with one through ten and then you add 20, 30, 40 or 50 to them. For time you.
Zahlentheorie und Zahlenspiele Hartmut Menzer, Ingo Althöfer ISBN: © 2014 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH Abbildungsübersicht / List.
MINDREADER Ein magisch - interaktives Erlebnis mit ENZO PAOLO
1 (C)2006, Hermann Knoll, HTW Chur, FHO Quadratische Reste Definitionen: Quadratischer Rest Quadratwurzel Anwendungen.
Avery Zweckform C Eine Alternative: normaler weißer Karton 160g/m²
Schutzvermerk nach DIN 34 beachten 20/05/14 Seite 1 Grundlagen XSoft Lösung :Logische Grundschaltung IEC-Grundlagen und logische Verknüpfungen.
Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem 1 Kapitel III: Das Planetensystem.
Fakultät für informatik informatik 12 technische universität dortmund Standard Optimization Techniques 2010/12/20 Peter Marwedel TU Dortmund, Informatik.
Folie Beispiel für eine Einzelauswertung der Gemeindedaten (fiktive Daten)
Launch ON Global.vi System ID object name classname Services to suscribe Observer Control Ref vi-path Service name Step 1 : Objects register to the Global.vi´s,
1 Mathematical Programming Nichtlineare Programmierung.
Technische Frage Technische Frage Bitte löse die folgende Gleichung:
Unternehmensbewertung Thomas Hering ISBN: © 2014 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH Abbildungsübersicht / List of Figures Tabellenübersicht.
Folie Einzelauswertung der Gemeindedaten
1 10 pt 15 pt 20 pt 25 pt 5 pt 10 pt 15 pt 20 pt 25 pt 5 pt 10 pt 15 pt 20 pt 25 pt 5 pt 10 pt 15 pt 20 pt 25 pt 5 pt 10 pt 15 pt 20 pt 25 pt 5 pt Modalverben.
Numbers Greetings and Good-byes All about Me Verbs and Pronouns
J-Team: Gymnasium Ulricianum Aurich und MTV Aurich Ein Projekt im Rahmen von UlricianumBewegt.de Euro haben wir schon…  8000 mal habt ihr bereits.
Datum:17. Dezember 2014 Thema:IFRS Update zum Jahresende – die Neuerungen im Überblick Referent:Eberhard Grötzner, EMA ® Anlass:12. Arbeitskreis Internationale.
Schwimmen : Die Anzahl 2: Die Bestzeit.
1 Medienpädagogischer Forschungsverbund Südwest KIM-Studie 2014 Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg (LFK) Landeszentrale für Medien und Kommunikation.
Monatsbericht Ausgleichsenergiemarkt Gas – Oktober
 Präsentation transkript:

Kristallchemie und Kristallstrukturdatenbanken Pulverdiffraktometrie Einkristall Strukturanalyse Strukturanalyse mittels Pulverdaten Kristallchemie in der Strukturanalyse Modellbau Simulated annealing Evolutionäre Algorithmen FOCUS Charge flipping

Simulated annealing und Zeolithe M.W. Deem and J.M. Newsam, "Determination of 4-connected framework crystal structures by simulated annealing" Nature 342, 260-262 (1989) M. Falcioni and M.W. Deem, "A biased Monte Carlo scheme for zeolite structure solution" J. Chem. Phys. 110, 1754-1766 (1999)

Simulated annealing und Zeolithe

Simulated annealing und Zeolithe T-T Abstände T T-T-T Winkel Anzahl nächste Nachbaren Pulverdiagramm  figure of merit (χ2) zufällige Verschiebung aller Atome

Simulated annealing und Zeolithe "Move" akzeptiert wenn T χ2neu < χ2alt oder n < e-δ δ = (χ2neu-χ2alt )/T χ2neu-χ2alt klein und/oder T gross  δ klein  e-δ gross  "Move" eher akzeptiert

Simulated annealing und Zeolithe

Simulated annealing und Molekülstrukturen chemische Zusammensetzung C10H16N6S Verknüpfung Bindungslängen, Bindungswinkel, Torsionswinkel Cimetidine

Simulated annealing und Molekülstrukturen HN HN S HN N N Cimetidine N Molekül kann mittels interne Koordinaten beschrieben werden C - C 1.36 Å C - C 1.49 Å C - C - C 120˚ C - S 1.82 Å C - C - S 109.5˚ C - S 1.82 Å C - C - S 109.5˚ C - C - C - S 180˚

Simulated annealing und Molekülstrukturen HN HN S HN N N Cimetidine N Molekül kann mittels interne Koordinaten beschrieben werden Parameter Position des Moleküls X,Y,Z Orientierung des Moleküls Θ, Φ, Ψ freie Torsionswinkel τ1, τ2, τ3, τ4, τ5, τ6, τ7 Total: 13 statt 17 x 3 = 51 Atomkoordinaten

Simulated annealing und Molekülstrukturen (1) Start mit einem Satz Strukturparameter φalt {X,Y,Z,Θ,Φ,Ψ,τ1-n} Struktur chemisch sinnvoll (2) Figure-of-merit (z.B. R-Wert) rechnen χ2 alt Kann auch andere Kriterien berücksichtigen z.B. Coulomb Potentiale (3) Strukturparameter modifizieren φneu = φalt + m*Δφalt m ist ein Zufallszahl zwischen 0 und 1 (4) Neuer Figure-of-merit rechnen χ2neu (5) Wenn χ2neu < χ2alt oder φneu  φalt n < exp (-(χ2neu - χ2alt) / T) sonst φalt unverändert n ist ein Zufallszahl zwischen 0 und 1 ermöglicht Herauskommen aus falsche Minima (6) Nachdem die vorgeschriebene Anzahl T reduziert "Moves" akzeptiert Annealing Schema weniger Strukturen mit χ2neu > χ2alt akzeptiert (7) Zurück zu Schritt (3)  optimierte Struktur

Simulated Annealing Initial model SA control parameters http://vincefn.net/Fox/FoxWiki Random variation of X, Y, Z, Θ, Φ, Ψ, τn Is the model chemically reasonable? no Back to previous model Reduce temperature yes yes Powder data Evaluate fitness Move acceptable? yes Prescribed number of moves reached? no no

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No. Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 3 C3 4 O4 5 N5 6 C6 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 4 O4 5 N5 6 C6 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 5 N5 6 C6 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 6 C6 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 8 C8 9 C9

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ 6 C6 1.45 Å 1˚ 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 8 C8 9 C9 300˚

Polymer Clarifier (C) H C7H3 || | | || | | (C) = C1 - C2 – C3 – N5 – C6 – C8H3 || | O4 C9H3 1.39 Å 1.50 Å 1.45 Å 1.33 Å 1.53 Å 1.23 Å 1 2 3 5 6 7 8 9 4 No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 C2 1.39 Å 3 C3 1.50 Å 120˚ 4 O4 1.23 Å 0˚ 5˚ 360˚ 5 N5 1.33 Å 180˚ -180˚ 6 C6 1.45 Å 1˚ 160˚ 200˚ 7 C7 1.53 Å 109.5˚ 60˚ 30˚ 150˚ 8 C8 270˚ 9 C9 300˚ -90˚

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 N2 3 C3 4 N4 5 C5 6 N6 7 N7 8 C8 9 C9 10 S10

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 N2 1.47 3 C3 1.37 4 N4 1.32 5 C5 1.36 6 N6 1.14 7 N7 8 C8 9 C9 1.53 10 S10 1.81

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 N2 1.47 3 C3 1.37 120 4 N4 1.32 5 C5 1.36 6 N6 1.14 180 7 N7 8 C8 9 C9 1.53 109.5 10 S10 1.81

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 N2 1.47 3 C3 1.37 120 4 N4 1.32 5 C5 1.36 6 N6 1.14 180 7 N7 8 C8 9 C9 1.53 109.5 10 S10 1.81

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 1 C1 2 N2 1.47 3 C3 1.37 120 4 N4 1.32 1˚ 360 5 C5 1.36 6 N6 1.14 180 7 N7 540 8 C8 9 C9 1.53 109.5 5˚ 10 S10 1.81

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 17 16 8 No Atom Distance Angle τ A 1.36 Å 1.35 Å 1.51 Å 1.31 Å 1.34 Å 1.52 Å 1.81 Å 1.53 Å 1.47 Å 1.37 Å 1.32 Å 1.14 Å No Atom Distance Angle τ A shiftmax τmin τmax B 11 C11 1.81 100 180 6 5˚ 180˚ 540˚ 10 12 C12 1.51 109.5 7 13 N13 1.34 126 8 0˚ 360˚ 14 C14 1.31 108 15 N15 1.35 16 C16 17 C17 1.52

Evolutionäre Algorithmen alternativer "global optimization" Verfahren Strukturparameter sind die Gene X,Y,Z,Θ,Φ,Ψ,τ1-n Satz von Strukturparameter ist ein Chromosom {X,Y,Z,Θ,Φ,Ψ,τ1-n} Start mit einem Anzahl verschieden Individuen Neue Generation erzeugt via Rekombination/Mutation Nur die "fittest" überleben Neue Generation erzeugt ...

Evolutionäre Algorithmen - Prinzipien Parameterisierung Algorithmus zur Erzeugung eines "Phenotyps" Erzeugung einer Population möglicher Lösungen Rekombination/ Mutation Berechnung der individuellen Fitness "Survival of the fittest" R = 0.25 R = 0.31 R = 0.22 R = 0.22 R = 0.35 R = 0.42 R = 0.3

Strukturlösung mittels Modelbau (Zufälliges) Modell vom Computer Modell optimieren Methode der Optimierung least-squares refinement simulated annealing evolutionary algorithm lokal Optimierung } global Optimierung

Strukturlösung mittels Modelbau Least squares refinement Least squares is like dropping a kangaroo somewhere on the surface of the earth, telling it to hop only uphill and hoping it will get to the top of mount Everest

Strukturlösung mittels Modelbau Simulated annealing Simulated Annealing is like doing the same, but getting the kangaroo very, very drunk first.

Strukturlösung mittels Modelbau Genetic algorithms Genetic Algorithms are like taking a whole plane load of kangaroos and letting them reproduce freely (not pictured)...

Strukturlösung mittels Modelbau Genetic algorithms Note: no kangaroos were harmed in the making of this presentation and regularly shooting those at lower altitudes.